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1
Evaluation of sediment and $$^{137}$$Cs redistribution in the Oginosawa River catchment near the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant using integrated watershed modeling
佐久間 一幸; Malins, A.; 舟木 泰智; 操上 広志; 新里 忠史; 中西 貴宏; 森 康二*; 多田 和広*; 小林 嵩丸*; 北村 哲浩; et al.
Journal of Environmental Radioactivity, 182, p.44 - 51, 2018/02
福島第一原子力発電所の南西15kmに位置する荻ノ沢川を対象に、水循環流域シミュレーターGETFLOWSを用いて、流域内の土砂と$$^{137}$$Csの再分布を評価した。河道への$$^{137}$$Csの供給は主に河川近傍と森林のガリで発生し、河川から離れた森林域における寄与は小さいことが示唆された。森林内の表層土壌中の$$^{137}$$Csは、主に物理減衰と下方浸透、系外にわずかに流出することで減少していた。将来的に河川近傍から河川への$$^{137}$$Csの供給量が小さくなることが示唆された。
2
Analysis of used BWR fuel assay data with the integrated burnup code system SWAT4.0
多田 健一; 菊地 丈夫*; 崎野 孝夫; 須山 賢也
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(2), p.138 - 150, 2018/02
東京電力福島第一原子力発電所の燃料デブリの臨界安全は、最も重要な研究課題の一つである。合理的な燃料デブリの臨界安全のためには、燃焼度クレジットを適用することが求められている。燃焼度クレジットを適用するためには、燃焼計算コードの妥当性検証が必要となる。そこで、日本原子力研究所が1990年代に取得した東京電力福島第二原子力発電所二号機の使用済み燃料のPIEデータを統合化燃焼計算コードシステムSWAT4.0の検証に用いた。実験値との比較結果を見ると、多くの核種で実験値とよく一致したが、$$^{235}$$U, $$^{237}$$Np, $$^{238}$$Pu、及びSmで実験値との差異が大きくなることが分かった。これらの差異は燃料中の初期原子数密度及びボイド率の仮定と、$$^{237}$$Npの捕獲断面積の過大評価が要因であると考えられる。これらの差異はウラン燃料かGd入り燃料かによって変化せず、またPWR燃料の場合とほぼ同程度であった。このことから、SWAT4.0はBWR使用済燃料組成を適切に評価でき、かつ燃焼度クレジットを適用するために十分な解析精度を有していることが分かった。
3
Nanoscale spatial analysis of clay minerals containing cesium by synchrotron radiation photoemission electron microscopy
吉越 章隆; 塩飽 秀啓; 小林 徹; 下山 巖; 松村 大樹; 辻 卓也; 西畑 保雄; 小暮 敏博*; 大河内 拓雄*; 保井 晃*; et al.
Applied Physics Letters, 112(2), p.021603_1 - 021603_5, 2018/01
放射光光電子顕微鏡(SR-PEEM)を人工的にCs吸着したミクロンサイズの風化黒雲母微粒子のピンポイント分析に適用した。絶縁物にもかかわらず、チャージアップの影響無しに構成元素(Si, Al, Cs, Mg, Fe)の空間分布を観察できた。Csが粒子全体に分布することが分かった。Cs M$$_{4,5}$$吸収端近傍のピンポイントX線吸収分光(XAS)から、1価の陽イオン状態(Cs$$^{+}$$)であることがわかった.さらに、Fe L$$_{2,3}$$吸収端の測定から、Feの価数状態を決定した。我々の結果は、サンプルの伝導性に左右されること無く、SR-PEEMがさまざまな環境試料に対するピンポイント化学分析法として利用可能であることを示すものである。
4
Chemical form analysis of reaction products in Cs-adsorption on stainless steel by means of HAXPES and SEM/EDX
小畠 雅明; 岡根 哲夫; 中島 邦久; 鈴木 恵理子; 大和田 謙二; 小林 啓介*; 山上 浩志; 逢坂 正彦
Journal of Nuclear Materials, 498, p.387 - 394, 2018/01
本研究では、軽水炉原子炉の重大事故時におけるセシウム(Cs)吸着挙動を理解するために、Si濃度の異なるSUS304ステンレス鋼表面のCsの化学状態とその分布について、HAXPESおよびSEM/EDXによって調べた。その結果、Siが高濃度に分布する場所にCsが選択的に吸着されることが判明した。Cs生成物について、Siの含有量が低い場合には主としてCsFeSiO$$_{4}$$が生成されるが、Siの含有量が高い場合にはCsFeSiO$$_{4}$$に加えCs$$_{2}$$Si$$_{2}$$O$$_{5}$$とCs$$_{2}$$Si$$_{4}$$O$$_{9}$$も生成される。SS表面上の吸着プロセスで生成されたCs化合物の化学形態は、SSに最初に含まれるSiの濃度および化学状態と密接に相関している。
5
Remote radiation imaging system using a compact $$gamma$$-ray imager mounted on a multicopter drone
佐藤 優樹; 小澤 慎吾*; 寺阪 祐太; 冠城 雅晃; 谷藤 祐太; 川端 邦明; 宮村 浩子; 和泉 良*; 鈴木 敏和*; 鳥居 建男
Journal of Nuclear Science and Technology, 55(1), p.90 - 96, 2018/01
A remote radiation imaging system comprising a lightweight Compton camera and a multicopter drone was developed to remotely and quickly measure radioactive contamination inside the buildings of the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS). The drone system is used for measuring detailed radiation distributions in narrow areas, which have been difficult to gauge with conventional aircraft monitoring using helicopters. A measurement of radiation distributions in outdoor environments in the coastal areas of Fukushima, Japan, was performed. The drone system with the Compton camera succeeded in remote observations of dense hotspots from the sky over a contaminated area near the FDNPS. The time required for image reconstruction is approximately 550 s in the case of a 9-m flight altitude for the hotspots with a surface dose rate of several tens of $$mu$$Sv/h. This drone system will be used inside the buildings of the FDNPS for remote measurement of radioactive contamination.
6
福島第一原発事故の大気・海洋環境科学的研究の現状; 事故の何が分かったか、事故から何が分かったか
青山 道夫*; 山澤 弘実*; 永井 晴康
日本原子力学会誌, 60(1), p.46 - 50, 2018/01
福島第一原子力発電所事故により大気および海洋に放出された放射性物質の観測された核種、推定された放出量、放出の時間経過について、現在明らかになっていることを概観した。また、放出された核種について、その大気中、陸域および北太平洋での挙動についてもまとめた。さらに、今後の研究課題として、よくわかっていないことを、1から3号炉の放出の配分と核種組成および海洋内部での中央モード水の挙動の観点で整理した。
7
Release and transport behaviors of non-gamma-emitting fission products and actinides in steam and hydrogen atmospheres
三輪 周平; Ducros, G.*; Hanus, E.*; Bottomley, P. D. W.*; Van Winckel, S.*; 逢坂 正彦
Nuclear Engineering and Design, 326, p.143 - 149, 2018/01
水蒸気及び水素雰囲気下での非$$gamma$$線放出核種の核分裂生成物(FP)及びアクチニド13核種の放出移行挙動を、FP放出移行実験VERCORSにおける沈着物の化学分析結果に基づいて評価した。化学平衡計算による化学形態を考慮して放出移行挙動を評価した結果、ストロンチウムの放出は水素雰囲気で促進され、一部は低温領域まで移行していくこと、ウランの放出は水蒸気雰囲気で促進される一方で、高温領域に留まること等、新規な知見を得た。
8
Proposed cesium-free mineralization method for soil decontamination; Demonstration of cesium removal from weathered biotite
本田 充紀; 下山 巖; 小暮 敏博*; 馬場 祐治; 鈴木 伸一; 矢板 毅
ACS Omega (Internet), 2(12), p.8678 - 8681, 2017/12
The possibility to remove sorbed cesium (Cs) from weathered biotite (WB), which is considered a major Cs-adsorbent in the soil of Fukushima, has been investigated by the addition of NaCl-CaCl$$_{2}$$ mixed salt and subsequent heat treatment in a low pressure. X-ray fluorescence analysis was employed to determine the Cs removal rate with elevated temperature. The structural changes and new phases formed were determined using powder X-ray diffraction, as well as electron diffraction and X-ray microanalysis in a transmission electron microscope. We found that Cs was completely removed from the specimen heated at 700 $$^{circ}$$C, when WB completely decomposed and augite with a pyroxene structure was formed. On the basis of this finding, we propose the cesium-free mineralization (CFM) method, a new soil decontamination process by means of transformation of Cs-sorbing minerals to those where Cs is impossible to be incorporated, by heating with certain additives.
9
Improvement of atmospheric dispersion simulation using an advanced meteorological data assimilation method to reconstruct the spatiotemporal distribution of radioactive materials released during the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station accident
門脇 正尚; 永井 晴康; 寺田 宏明; 堅田 元喜*; 朱里 秀作*
Energy Procedia, 131, p.208 - 215, 2017/12
原子力施設事故によって大気中に放射性物質が放出された際に、放射性物質の時空間分布を再現可能な大気拡散シミュレーションは、緊急時対応や被ばく評価に対して有効である。本研究では、データ同化手法及び最新の領域気象モデルを用いて大気拡散シミュレーションを改良し、福島第一原子力発電所事故由来の放射性物質の時空間分布を再構築する。大気拡散シミュレーションは原子力機構が開発した大気拡散モデルGEARNによって行われた。大気拡散シミュレーションのための気象場は、4次元変分法を用いた気象データ同化解析手法と領域気象モデルWRFで計算された。シミュレーションの再現性は、放射性核種の沈着量及び大気濃度の計算値と実測値の比較から評価した。福島第一原子力発電所の付近において、観測されたCs-137とI-131の沈着量の空間分布をシミュレーションは良好に再現した。特に、発電所から北西方向及び南方向で観測されたCs-137の高い沈着量分布の再現性の向上が顕著であった。東日本の広域においても、モデル過大評価であったCs-137の沈着量の再現性が向上した。これらは、4次元変分法を用いた気象データ同化解析手法によって、再現性の高い風速場が得られたことに起因すると考えられる。本研究で再構築された大気拡散過程は、福島第一原子力発電所事故の線量影響評価の見直しや、日本国内の原子力施設における緊急時対応に対して有効な情報となる。
10
Application of topographical source model for air dose rates conversions in aerial radiation monitoring
石崎 梓; 眞田 幸尚; 石田 睦司; 宗像 雅広
Journal of Environmental Radioactivity, 180, p.82 - 89, 2017/12
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
福島第一原子力発電所事故後、空間線量率や放射性物質の沈着量の把握のため航空機モニタリングが実施されてきた。航空機モニタリングではヘリコプターに搭載された検出器を用いて地表面からの$$gamma$$線を計測し、空間線量率や放射性物質の沈着量に換算しているが、現行の換算手法では地表面を平坦と仮定している。そのため、地形の起伏が比較的大きな場所では変換誤差が生じる。本研究では地形の起伏を考慮した地形補正モデルを用いて実際の航空機モニタリング測定データを解析するとともに、従来法による結果と比較を行う。
11
Oceanic dispersion of Fukushima-derived Cs-137 simulated by multiple oceanic general circulation models
川村 英之; 古野 朗子; 小林 卓也; 印 貞治*; 中山 智治*; 石川 洋一*; 宮澤 康正*; 碓氷 典久*
Journal of Environmental Radioactivity, 180, p.36 - 58, 2017/12
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
本研究では、単一の海洋拡散モデルと複数の海洋大循環モデルを使用して、福島第一原子力発電所事故起因のセシウム137の海洋拡散相互比較シミュレーションを実施した。シミュレーション結果は、福島県沿岸、日本沖合及び外洋で観測されたセシウム137濃度を比較的良好に再現していることが確認された。セシウム137は事故後数か月間は沿岸を南北方向に拡散し、その後、黒潮や黒潮続流により沖合へ拡散されたことが、福島県沿岸、日本沖合及び外洋を対象とした海洋拡散相互比較シミュレーションにより共通して示唆された。事故から1年間のセシウム137の海洋中存在量を定量化することにより、セシウム137が活発に福島県沿岸及び日本沖合から外洋へ拡散し、同時に海洋の浅い層から深い層へ拡散したことが示唆された。
12
Long-term predictions of ambient dose equivalent rates after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident
木名瀬 栄; 高橋 知之*; 斎藤 公明
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(12), p.1345 - 1354, 2017/12
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
To predict how exposure situations might change in the future and to analyze radiation protection strategies and rehabilitation programmes in Fukushima, prediction models were developed for ambient dose equivalent rate distributions within the 80 km-radius around the Fukushima Daiichi nuclear power plant. Model parameters such as the ecological half-lives for the short-/long-term components and the fractional distribution of short-term component were evaluated using ambient dose equivalent rates through car-borne surveys. It was found that the ecological half-lives among land-use differ only slightly, whereas the fractional distributions of the short-term component are dependent on land-use. Distribution maps of ambient dose equivalent rates for the next 30 years after the accident, created by the prediction models were found to be useful for follow-up of the radiological situation since they provide information on the space variation of the ambient dose equivalent rates in inhabited areas.
13
Effect of flowing water on Sr sorption changes of hydrous sodium titanate
高畠 容子; 柴田 淳広; 野村 和則; 佐藤 努*
Minerals (Internet), 7(12), p.247_1 - 247_13, 2017/12
福島第一原子力発電所で発生している放射性汚染水の処理に使用されている含水チタン酸ナトリウム(SrTreat)の使用中におけるSr収着能の変化と変化の原因を明らかにするために検討を実施した。含水チタン酸ナトリウムでは99時間の模擬処理水の通水にて表面構造が変化し、H$$^{+}$$に対する緩衝能やSr収着割合が低下した。そのため、含水チタン酸ナトリウムは使用開始初期に変性が起こり、Sr収着能が低下するため、未使用の含水チタン酸ナトリウムのSr収着能を利用して求めた使用済み含水チタン酸ナトリウムのSr含有量は、実際よりも過大量となると想定された。
14
Effect of topsoil removal and selective countermeasures on radiocesium accumulation in rice plants in Fukushima paddy field
Yang, B.*; 恩田 裕一*; 大森 良弘*; 関本 均*; 藤原 徹*; 脇山 義史*; 吉村 和也; 高橋 純子*; Sun, X.*
Science of the Total Environment, 603-604, p.49 - 56, 2017/12
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
In this study, the effect of topsoil removal measure and fertilizer application on radiocesium uptake by rice plants was investigated over a four-year period. The results indicate that the effect of topsoil removal measure on the accumulation of radiocesium in rice plants was effective. We summarized four year's data to further confirm that potassium and nitrogen fertilizers had an opposite effect on the accumulation of radiocesium in rice plants. Increasing potassium and reducing nitrogen fertilizer conditions tended to inhibit the radiocesium uptake by rice plants.
15
Distribution of $$^{137}$$Cs on components in urban area four years after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident
吉村 和也; 斎藤 公明; 藤原 健壮
Journal of Environmental Radioactivity, 178-179, p.48 - 54, 2017/11
 パーセンタイル:100(Environmental Sciences)
This study evaluated relative $$^{137}$$Cs inventory on urban surfaces to the initial inventory on plane permeable field in evacuation zone about four years after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident. The average relative inventory of paved ground was 0.18, accounting for 20% of that on plane permeable ground. Other urban surfaces showed small average values less than 0.1, indicating rapid removal of radiocesium from urban surfaces. Roads, roofs and rooftops, however, showed large variations in the relative inventories, which occasionally exceeded 0.4. Difference in material was indicated to be a factor of the variation observed for roofs/rooftops. Different relative inventories were found for roads and roofs between this study and the case in Europe, suggesting the importance to evaluate regionally-specific relative inventory on urban surfaces.
16
Experimental characterization of concrete removal by high-power quasicontinuous wave fiber laser irradiation
Nguyen, P. L.; 大道 博行; 山田 知典; 西村 昭彦; 長谷川 登*; 河内 哲哉*
Journal of Laser Applications, 29(4), p.041501_1 - 041501_11, 2017/11
トンネルなどのインフラの保守保全作業は、技術者の目視確認、手作業(触診・打音・叩き落とし)で行われている。これらの作業は、非常に時間がかかり、大きな危険が伴うため、従来技術に変わる効率的で安全な保守保全技術の確立が求められている。本研究では、叩き落としに変わる技術として、高出力QCWファイバーレーザーを用いたコンクリート穿孔、切断除去技術の開発を行っており、その結果について報告する。
17
Distributions of density and fission products in the reaction product between irradiated MOX fuel and molten zircaloy-2
石見 明洋; 勝山 幸三; 前田 宏治; 古屋 廣高*
Journal of Nuclear Science and Technology, 54(11), p.1274 - 1276, 2017/11
 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)
X線CTによってMOX燃料とジルカロイ反応生成物の2次元、3次元画像を取得した。また、Cs-137とEu-154のFP核種とCo-60の放射化核種の$$gamma$$線強度分布を取得した。2次元画像から、金属層領域において燃料と被覆管の平均密度が得られた。また、3次元画像から、燃料片とポアの状況を明確に把握することができた。$$gamma$$線測定より、Cs-137は未反応燃料領域と金属層領域内のポア部分において観察され、Eu-154は全ての領域に観察された。Co-60は金属層領域にのみ観察された。
18
表土中放射性セシウム濃度の変動傾向に係る調査
藤田 博喜; 前原 勇志; 永岡 美佳; 小嵐 淳
KEK Proceedings 2017-6, p.35 - 39, 2017/11
東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所事故以降、東海再処理施設周辺においてもセシウム-137(Cs-137)に加えてセシウム-134が検出されており、それらの濃度の変動は単純な物理的半減期あるいは環境半減期によって特徴づけられる経時的な減少傾向を示すのではなく、増加傾向を示す地点もある。このため、その増加傾向を引き起こしうる環境要因を調査するとともに、表土の採取方法によるセシウム濃度の変動幅を把握することを目的に本調査を行った。この調査の結果、表土中Cs-137濃度は同一地点の狭域内においても空間的に不均一に分布しており、この空間的不均一性によって観測されたCs-137濃度の増減傾向を説明できることが示された。また、森林ではリターのCs-137濃度が表土のそれと比較して高いことから、表土中の濃度をモニタリング対象とする場合には、リター層と土壌を明確に弁別する必要があることが示唆された。
19
3Dレーザースキャナーによる測量から求めた治山ダムへの放射性セシウムの堆積量
渡辺 貴善; 大山 卓也; 石井 康雄; 新里 忠史; 阿部 寛信; 三田地 勝昭; 佐々木 祥人
KEK Proceedings 2017-6, p.122 - 126, 2017/11
土砂移動に伴う放射性セシウム流出量が最も高いと見込まれる地形の急峻な山地森林を対象として、治山ダムの土砂堆積量と土砂の放射性セシウム濃度を測定し放射性セシウムの森林からの流出量を算出した。治山ダムの堆積量の計測には3Dレーザースキャナーを用いることで、詳細な堆積物の変化を求めた。
20
福島県浜通り地方における河川敷の空間線量率分布
中西 貴宏; 大山 卓也; 萩原 大樹
KEK Proceedings 2017-6, p.107 - 111, 2017/11
福島県浜通り地方を流れる6河川(小高川,請戸川,高瀬川,熊川,富岡川,木戸川)の下流河川敷において、横断面における空間線量率分布とその経時変化を観測した。出水時に冠水した高水敷では、周辺と異なる空間線量率を示した。小高川・高瀬川・熊川は、流域と周辺の空間線量率の差分を反映し、小高川・高瀬川の高水敷では周辺よりも高い空間線量率、熊川では低い空間線量率を示した。一方、上流にダムが存在する請戸川・富岡川・木戸川では、ダムより下流の流域の影響を強く受けていると考えられた。